一种用于锁定髓内钉的新型计算机辅助整形外科

介绍了一套用于整形外科的全自动机器人系统.该系统中的并联机器人取代了传统的复位工具,并提出了一种简单、准确的基于几何模型的对准方法,得到一条能够穿过髓内钉远端孔的三维路径,引导串联机器人锁定髓内钉.实验结果表明,该系统有足够的定位精度和稳定性,并可以大大减

第 卷第 期 年 月

机器人 ×

文章编号 2 2 2

一种用于锁定髓内钉的新型计算机辅助整形外科系统

张剑 孙立宁 富历新 杜志江

哈尔滨工业大学机器人研究所 黑龙江哈尔滨

3

摘 要 介绍了一套用于整形外科的全自动机器人系统 该系统中的并联机器人取代了传统的复位工具 并提出了一种简单!准确的基于几何模型的对准方法 得到一条能够穿过髓内钉远端孔的三维路径 引导串联机器人锁定髓内钉 实验结果表明 该系统有足够的定位精度和稳定性 并可以大大减少手术所需时间

关键词 计算机辅助 整形外科系统 荧光透视法 复位 髓内钉中图分类号 ×° 文献标识码

ΑΝεωΧομπυτερ2ασσιστεδΟρτηοπαεδιχΣψστεμφορ

ΛοχκινγΙντραμεδυλλαρψΝαιλσ

≥ 2 2¬ 2

(ΡοβοτΡεσεαρχηΙνστιτυτε,ΗαρβινΙνστιτυτεοφΤεχηνολογψ,Ηαρβιν ,Χηινα)

τραχτ: ∏ ∏ 2 Αβσ

∏ 2 ∏ ∏ ∏ ∞¬ ∏ ∏ √ ∏ 2

Κεψωορδσ: ∏ 2 ∏ ∏ ∏

1 引言(Ιντροδυχτιον)

闭合整复和髓内钉目前已经成为治疗股骨和胫但是 诸如手术时间长!精度低!骨骨折的常规方法

图像畸变!意外创伤以及髓内钉在插入时变形等问大大降低了锁钉的成功率 机器人辅助介入式外题

它具有准确度高!手科手术近年来已进入实用阶段 术时间短!创伤小等特点

≈

科系统 该系统能够完成复位!锁钉功能 并可以通这里将着重讨论图像畸变的校过网络实现遥操作

正和基于图像导航的机器人锁定髓内钉远端孔的使用方法

2 计算机辅助整形外科系统总体结构(Γεν2

εραλστρυχτυρεοφτηεχομπυτερ2ασσιστεδορ2τηοπαεδιχσψστεμ)

该系统包括一个六自由度的并联主手和一个六自由度的并联从手 一张整形外科手术床 一个六自由度的全自动≤型臂 以及一个六自由度的串联机器人 图 为该系统的组成原理图 为了完成复位功能 需要从病灶的正!侧位拍摄两张÷光片 从中计算出复位参数 并依据这些位置和角度值通过主手来控制从手进行复位 在这个牵引装置上安装了一

英国的 年

大学提出了一种帮助外科医生锁定髓内钉的新方该方法需要对两张带有畸变的÷光图像进行法≈

并提取髓内钉边缘和钉孔的轮廓 年 以处理

利用少色列的希伯莱大学研制了一种机器人系统 该系统使用了一量的÷光图像锁定长骨髓内钉≈

用于在断骨上钻锁定螺钉的导个紧凑的导向机构 向孔

本文介绍了一种新的全自动计算机辅助整形外

基金项目 国家 计划资助项目 收稿日期

3